镍基粉末高温合金FGH97的强化设计

为了提高粉末高温合金FGH97的拉伸强度,同时保持基础合金良好的塑性、高温持久性能和较好的组织稳定性,通过正交设计和热力学计算,调整了FGH97中Co、Cr、Mo、W 4种固溶强化元素的含量,结合热力学计算结果筛选出3种成分的设计合金,对合金进行显微组织观察、物理化学相分析、室温高温拉伸等力学性能检测,以及长时效热处理试验。结果表明:在FGH97基础上调整成分的设计合金具有更高的室温、高温拉伸强度,实现了很好的强化效果;设计合金塑性损失不明显,还具有更长的高温持久寿命及较好的组织稳定性。     

合金元素在镍基粉末高温合金FGH97中强化作用的研究

运用高温合金强化机理,在FGH97合金标准成分的基础上,调整Co、Cr、Mo、W 4种合金化元素的含量,设计了3种合金。结果表明：调整合金元素后,FGH97合金中γ晶格常数获得提高,起到了固溶强化的效果,同时γ/γ′相错配度绝对值的提高增强了共格应变强化的效果;调整合金元素对显微组织、γ′相和碳化物等相的析出没有明显影响,没有增强晶界强化和沉淀强化的效果;固溶强化对强度增量的贡献值最高。     

热诱导孔洞对FGH97高温合金性能的影响

利用金相设备和力学性能测试装置检测含不同孔隙率的FGH 97高温合金的组织及力学性能，分析不同孔隙率对FGH97高温合金力学性能的影响。结果表明:随着孔隙率的增加，FGH97高温合金的室温屈服强度和抗拉强度降低，延伸率下降；Charpy冲击功随着孔隙率增加而显著下降；FGH97高温合金的拉伸和冲击断裂机制为微孔聚集型断裂，拉伸和冲击断口呈现大量韧窝特征；热诱导孔洞会促进裂纹的萌生和扩展。     

合金元素对镍基粉末高温合金FGH97的强化作用

运用高温合金强化机理,在FGH97合金标准成分的基础上,调整Co、Cr、Mo、W 4种合金化元素的含量,设计制备了3种合金,以研究合金元素对合金的强化作用。结果表明:调整合金元素含量后,FGH97合金中γ晶格常数获得提高,起到了固溶强化的效果,同时γ/γ′相错配度绝对值的提高增强了共格应变强化的效果;调整合金元素含量对显微组织、γ′相和碳化物等相的析出没有明显影响,没有增强晶界强化和沉淀强化的效果;固溶强化对强度增量的贡献值最高。     

新型第三代粉末高温合金FGH100L的显微组织与力学性能

采用喷射成形(SF)+热等静压(HIP)+等温锻造(IF)+热处理(HT)工艺制备第三代粉末高温合金FGH100L。研究固溶热处理温度和制备工艺对FGH100L合金的显微组织与力学性能的影响。结果表明,SF+HIP+IF态FGH100L合金显微组织对固溶温度的变化非常敏感,随固溶温度的升高(1110～1170℃),合金的晶粒尺寸长大,γ'强化相的尺寸先增加后减小,其硬度、室温/高温拉伸强度和塑性均呈先增大后减小的趋势。在固溶温度为1130℃时,FGH100L合金中3种尺寸的γ'相的数量平衡匹配较为合理,合金的显微组织特征最佳,合金的硬度和室温/高温拉伸性能均最高。且该温度下,FGH100L合金经SF、SF+HIP+HT和SF+HIP+IF+HT不同工艺处理后,晶粒尺寸先增大后减小;晶粒形貌发生了近球形-多边形-近球形的转变;SF+HIP+HT态合金晶粒尺寸增大,晶界弯曲程度较低。由于SF+HIP+IF+HT工艺使FGH100L合金发生再结晶,细化了晶粒,出现链状组织,形成弯曲晶界,合金具有更高的屈服强度;在SF+HIP+HT和SF+HIP+IF+HT工艺下合金的室温拉伸断口从沿晶脆性断裂转变为穿晶-沿晶混合断裂,高温拉伸断口为沿晶断裂。     

TC18钛合金的显微组织及拉伸性能

对两种具有不同显微组织的TC18合金试样分别进行了室温和高温(400℃)拉伸试验,通过金相观察及断口分析,研究了组织与性能之间的关系。结果表明:显微组织对合金拉伸性能影响显著,具有等轴组织的棒材的伸长率和断面收缩率等塑性指标比具有网篮组织的锻件好,如在室温拉伸时棒材比锻件分别高4.3%和17.3%;但棒材的抗拉强度和屈服强度等强度指标比锻件差,如在室温拉伸时棒材比锻件分别低99 MPa和97 MPa,高温拉伸时则分别低38 MPa和17 MPa。     

激光冲击强化与喷丸强化对FGH97高温合金疲劳性能的影响

对FGH97粉末高温合金进行激光冲击强化和喷丸强化,利用X射线应力分析仪测定强化层的残余应力,测定650℃下旋转弯曲疲劳性能,利用SEM观察分析疲劳断口特征。 结果表明,2种表面强化方法都可以提高FGH97粉末高温合金的疲劳性能,但激光冲击强化试样比喷丸强化试样具有更深的残余压应力层和较好的表面粗糙度,且残余应力在高温疲劳载荷下的松弛较小,因此具有更好的强化效果;与未表面强化的试样相比,喷丸强化试样和激光冲击强化试样的疲劳裂纹源都出现在亚表面,而未强化试样的疲劳裂纹源则出现在表面。     

Al对IN718合金拉伸性能及稳定性的影响

Al对IN718合金拉伸性能及其稳定性影响的研究结果表明,在标准热处理状态下,Al增加合金中γ"和γ'相析出总量,提高合金室温和680℃的抗拉伸强度,但Al抑制晶界δ相析出,促进Laves相、M7C3相和σ相等在晶界析出,恶化合金的拉伸塑性.经680℃长期时效以后,γ"和γ'相粒子长大,其中高Al合金中析出的γ"/γ'"包覆组织"的长大速率比常规合金中的γ"相小,但两者拉伸强度下降的速度基本相同;合金晶界状态恶化,使室温拉伸塑性明显降低;强化相粒子长大,合金基体的高温强度降低,使680℃拉伸塑性升高.     

铌基高强合金的微观组织和力学性能

按预定成分制备Nb-Ta-W-Zr预合金坯条,经二次真空电子束熔炼、大变形量锻造开坯加工成合金棒材。用扫描电镜、Olympus光学显微镜、万能电子拉伸试验机和真空高温拉伸试验机对该合金的微观组织和力学性能进行研究。结果表明:该合金是固溶强化和第二相沉淀强化共同作用的高强铌合金,在1300℃仍有较高的强度和塑性。     

热轧温度对低密度Nb-Ti-Al-V-Zr-C合金性能的影响

对经挤压开坯的一种低密度铌合金分别在1000,1100,1200℃下进行了热轧,并利用光学显微镜、扫描电镜和场发射透射显微镜对试样的组织形貌进行了表征;对合金的室温和高温拉伸强度、延伸率进行了测试。结果表明:在1200和1100℃温度下热轧时,合金均具有优良的室温和高温性能,室温强度在600MPa以上,室温塑性大于12%,高温下的强度在80MPa以上,高温塑性大于30%,且随轧制温度升高,抗拉强度降低,塑性增大;而在1000℃下热轧时,室温和高温力学性能均较低,且室温拉伸断口表现为脆性断裂。     

Nb含量对铸造高铝TiAl合金高温强度和室温塑性的影响

研究了Nb含量对铸造高铝Ti Al合金高温强度和室温塑性的影响。结果表明,合金900℃的抗拉强度随Nb含量的增加先升高后降低,Nb含量在4%~9%(原子分数)之间的高铝合金表现出优异的高温强度水平,其中7%Nb合金最高,达587 MPa。分析认为,在高Nb合金化固溶强化的基础上,Al/Ti反位缺陷造成的强化效应、层片组织处于拉伸硬取向以及应变诱发的形变孪晶强化也有可能是高Nb含量高铝铸造Ti Al合金900℃具有优异强度水平的重要机制。合金室温塑性随Nb含量的增加而呈线性下降,由2%Nb合金的1.2%降为9%Nb合金的0.3%,这可能是由于B2相随Nb含量的增加而显著增加所致。     

时效热处理对K487合金组织和性能的影响

研究了时效处理对K487合金组织和性能的影响.结果表明,在850℃时效时,合金具有很好的室温和高温性能稳定性:在900℃时效时,该合金室温性能基本稳定,合金的高温拉伸塑性提高,屈服强度略有下降,900℃x50h时效时合金性能依然保持在良好水平之上;在950℃时效时,随着时效时间的延长,γ相长大并且由球形向立方形转变,针状μ相减少,条块状μ相增多,合金高温拉伸抗拉强度增大,屈服强度下降,塑性提高,在900℃×50h时效时合金具有良好的综合性能,能够满足内涵尾喷管铸件的使用要求.     

FGH97合金的显微组织

结合FGH97合金的制备工艺,采用显微组织观察等手段,对合金的显微组织进行了分析研究与讨论,结果表明,直接热等静压成形的FGH97合金的晶粒组织均匀,晶粒度为6～7级;合金中的Hf元素对减少合金中的原始颗粒边界(PPB)有着显著作用,同时,Hf元素会进入γ'相和碳化物,提高γ'相的强度和碳化物的稳定性;合金的显微组织具有弯晶特点,这对合金的塑性和韧性非常重要.     

两种Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Si系近α型钛合金的性能对比研究

以具有典型组织状态的Ti60和Ti834两种近α型钛合金为研究对象,对比分析了这两种合金600℃×100 h热暴露前后的室温拉伸性能以及这两种合金经激光冲击强化后的性能变化。结果表明:Ti60合金的室温拉伸强度明显高于Ti834合金,而塑性相对较低;经600℃×100 h高温热暴露以后,Ti60和Ti834合金的强度变化均不大,而塑性均急剧降低;激光冲击处理后再经热暴露,Ti60合金和Ti834合金的塑性均进一步降低,可见激光冲击处理对近α型高温钛合金的热稳定性能是不利的。     

转速对FGH96/GH4169高温合金惯性摩擦焊接头组织与力学性能的影响

应用惯性摩擦焊机完成了FGH96/GH4169高温合金焊接,采用光学显微镜、扫描电镜以及拉伸试验机等设备观察并测试了焊接接头的微观组织形貌、显微硬度及拉伸性能。结果表明接头存在FGH96侧母材、热力影响区、焊缝区、GH4169侧热力影响区及母材五个区域,焊缝区组织为细小的等轴晶粒,晶粒尺寸远小于母材,热力影响区则发生了拉伸变形。接头近界面处最高温度达到1 100℃以上,超过γ'等强化相的固溶温度。焊后热力影响区处强化相部分重溶,在界面细晶区强化相几乎完全重溶。随着转速增大,焊缝区晶粒增大,典型原子的扩散距离增加,接头室温抗拉强度和高温抗拉强度值升高。     

700℃先进超超临界锅炉过热器管用新型镍基高温合金GH750的组织和性能研究

GH750是一种我国自主研发的、可以应用于700℃先进超超临界锅炉过热器/再热器管的新型镍基高温合金。研究新型镍基高温合金GH750的组织和性能。研究结果表明:GH750合金的组织由奥氏体基体和强化相γ′,以及微量的晶内和晶界MC、M23C6组成;力学性能优异,室温和高温强度高、塑性好;高温持久性能突出,760℃/10~5 h的持久强度超过100 MPa;在750~850℃高温长期时效后组织稳定性好,无有害相析出;长期时效至10 000 h时,室温拉伸性能变化小,冲击韧性短期下降后趋于稳定。     

一种新型低成本阻燃钛合金的微观组织与力学性能

研究了一种名义成分为Ti-25V-15Cr-5Mo-0.25Si-0.08C的新型低成本阻燃钛合金TF-X,通过三次真空自耗熔炼制备了φ120mm铸锭,经包套挤压得到φ25mm棒材,观察了铸锭和挤压棒材的微观组织,测试并分析了挤压棒材的室温和高温拉伸性能、热稳定性能、高温蠕变性能。结果表明：TF-X合金具有与TF550合金大致相同的微观组织;TF-X合金室温及高温拉伸强度高于TF550合金,并且具有很好的塑性;试验条件下,TF-X合金的热稳定性能低于TF550合金,熔炼过程中应该严格控制氧含量;TF-X合金在540℃/250MPa/100h条件下蠕变性能与TF550合金相当,显著高于Ti40合金。     

铸造用Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si高温钛合金的组织与力学性能

Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si合金经二次熔炼、锻造成棒材,然后再浇铸成试棒。介绍了这种合金的铸态室温及高温拉伸性能。试验表明,在600℃时的高温强度与塑性匹配较好,可用作为600℃高温结构件用。同时,分析了合金经不同制度热处理后的显微组织、室温拉伸、高温拉伸及持久性能变化。结果表明:合金在960℃×1.5 h,AC+550℃×8 h,AC处理后得到网篮组织,表现出良好的综合力学性能。     

760℃长期时效对一种Ni-Cr-W-Fe合金组织和力学性能的影响

采用OM,SEM和TEM研究了一种Ni-Cr-W-Fe合金在760℃长期时效过程中的显微组织变化,测试了合金室温和高温力学性能,对拉伸断口进行了分析.结果表明,1100℃固溶后合金平均晶粒尺寸约为80 mm,晶内包含退火孪晶.760℃时效后合金中析出M23C6和g'相.g'相尺寸约为29 nm,体积分数约为19%.760℃长期时效后,g'颗粒平均尺寸与时间t满足Ostwald方程.固溶态合金具有优异的室温塑性,拉伸断口具有韧性断裂形貌.时效态合金室温屈服强度明显增加,塑性下降.随760℃保温时间延长,合金室温和高温屈服强度缓慢降低.与时效态合金相比,1000~3000 h时效后的合金室温塑性降低,高温塑性维持在15%左右,与时效态基本相当.     

稀土元素Y、Nd对AZ81镁合金组织和高温性能的影响

研究了稀土元素Y、Nd对AZ81镁合金组织和高温力学性能的影响.结果表明,稀土元素Y、Nd的加入明显细化了AZ81镁合金的显微组织,减少了β(Mg17Al12)相的析出.分析认为,稀土元素Y和Nd主要是通过固溶强化、析出强化和细晶强化提高了合金的室温和高温强度,改善了合金的塑性.复合加入2%的Y和Nd,合金的室温强度最高,达282.5MPa,与未加稀土的AZ81相比,约提高了39%.含1%Y的AZ81合金在150℃下的高温强度高达220 MPa,与不含稀土的AZ81相比高温强度约提高40%.